6.8 속도 포화 (Velocity Saturation)

6.8.1  속도 포화

 > MOSFET IV Curve의 약점은 Vds 가 Vdsat 보다 더 커지게 되면 Qinv=0이 되는 Pinch Off 영역에 의해 유한한 전류가 흐른다. 

 

 > 전계가 작을 때 캐리어의 드리프트 속도는 μΕ 이다. 

 

 > 전계에 비례하고 캐리어의 운동 에너지가 증가한다.

 

 > 하지만 동시에 광학 포논 에너지(Optical Phonon energy) 보다 커지면 속도가 줄어든다. 

 

 > 광학 포논은 높은 주파수를 가지는 진동으로 포논의 한 종류이며, Lattice Scattering으로 이해해도 무방할 것 같다. 

 

 > Pinch Off 영역엔 Channel이 없다고 봐도 무방하며 Channel에 비해 길이가 짧기 때문에 Field가 매우 크게 걸린다. 

 

 > Field가 큰 만큼 캐리어들이 높은 에너지를 가지는 Hot 캐리어가 되면서 격자와 불순물들과 충돌과 열진동으로 인해 Lattice Scattering이 증가한다. 

 

 >  캐리어가 Lattice Scattering에 방해를 받기 때문에 Velocity가 계속 증가되지 않고 억제되면서 Saturation 된다. 

 

 > 이 한계 속도를 속도 표화(Velocity Saturation)이라고 한다. 

 

 > 식으로 다음과 같이 표현할 수 있고 전계가 작을 때는 속도는 전계에 비례하고 전계가 크면 v는 상수가 된다. 

 

 

Reference 

-. Chenming Calvin Hu, Modern Semiconductor Devices for Integrated Circuits, PEARSON(2013)